體部伽瑪?shù)墩丈湔＜顾杷路派鋼p傷的實驗研究

1、體部伽瑪?shù)墩丈湔＜顾杷路派鋼p傷的實驗研究【摘要】目的：探討體部伽瑪?shù)读Ⅲw定向照射(SRT)對正常脊髓放射損傷的效應(yīng)。方法：按不同劑量分3組照射新西蘭家兔腰段脊髓：高劑量組，總量 36 Gy/6次(6 Gy/次，隔日1次)；中劑量組，總量30 Gy/6次(5 Gy/次，隔日1次)；低劑量組，總量24 Gy/6次，(4 Gy/次，隔日1次)。同時設(shè)3個相應(yīng)常規(guī)分割組2.0 Gy/(次*d)，5次/周，60Co治療機照射，總量分別為 36，30，24 Gy。結(jié)果： SRT高劑量組 4個月時出現(xiàn)截癱，其他2組及3個常規(guī)組均未出現(xiàn)。于 4個月、8個月解剖病理發(fā)現(xiàn) SRT高、中低組分別出現(xiàn)脊髓重度變性

2、、中度變性和輕度變性，而3個常規(guī)組未發(fā)現(xiàn)異常。結(jié)論：總劑量相同情況下，SRT對正常脊髓的放射損傷大于常規(guī)分割照射組?！娟P(guān)鍵詞】立體定向照射；脊髓損傷/放射療法；病理；解剖中分類號：R818.74文獻標識碼：A文章編號：1009-4571(2000)06-0567-03 The Research of Spinal Cord Injury Induced by Body Gamma KniefYU Jin-ming,SUN Xin-dong,YANG Xin-hua,et al.(Shandong Cancer Hospital,Jinan 250117)【Abstracts】Objective

3、:To explore the injury of normal spinal cord irradiated by body gamma Knief.Methods:In this experiment,the rabbit were divided into three stereotactic irradiation groups:High-dose group(HD):the total doses were 36 Gy/6 f(6 Gy/f,qod);Middle-dose group(MD):the total doses were 30 Gy/6 f(5 Gy/f,qod);Lo

4、w-dose group(LD):the total doses were 24 Gy/6 f (4 Gy/f,qod).The normal lumban spinal cord of rabbit were radiated by Body Gamma Knief.Otherwise,three conventional fraction groups(CF) were used as controls:the spinal cord was radiated by Cobalt 60 unit(2 Gy/f,5 f/w).The total dose were 36,30 and 24

5、Gy,respectively.Results:Paralysis was seen in HD and wasnt seen in MD，LD and three CF four months after irradiation.Severe,moderate and mild degeneratings were found in spinal cord four and eight months after irradiation in HD,MD and LD,respectively.Spinal cord degenerating wasnt found in the three

6、CF four and eight months after irradiation.Conclusions:If the total doses are equal,the radiation-induced injury of spinal cord by Body gamma knief is heavier than the conventional fraction radiation.【Key words】body gamma knief;spinal cord injury/radiotherapy;pathology;antomy用我院與深圳奧沃公司聯(lián)合研制的世界第一臺全身伽瑪

7、刀治療機對新西蘭家兔腰段脊髓進行照射，以比較體部伽瑪?shù)恫煌瑒┝刻荻认嗤悬c與常規(guī)分割照射對正常脊髓的放射損傷。從而取得關(guān)于SRT對正常脊髓放射損傷的動物實驗資料，以指導臨床冶療。1材料與方法1.1實驗動物、試劑和設(shè)備純種新西蘭雌家兔，體重2.53.0 kg，兔齡 3個月，由山東省醫(yī)學科學院(下簡稱省醫(yī)科院)動物中心提供。3%戊巴比妥鈉和福爾馬林溶液購自省醫(yī)科院病理研究室，Loyer氏碳酸鋰蘇木素購于山東省生化試劑公司。體部伽瑪?shù)都?D-TPS治療計劃系統(tǒng)由深圳奧沃公司提供，PQ2000 型螺旋 CT 機由美國生產(chǎn)，60Co治療機由山東新華醫(yī)療器械廠生產(chǎn)，OLYMPUSCH-2照相顯微鏡由日本制

8、造。1.2實驗方法1.2.1隨機分成3個不同分割劑量組高劑量組(HD)，總量 36Gy/6次(6Gy/次，隔日1次)；中劑量組(MD)，總量30 Gy/6次(5 Gy/次，隔日1次)；低劑量組(LD)，總量 24 Gy/6次，(4 Gy/次，隔日1次)。同時設(shè)3個相應(yīng)常規(guī)分割組(CF)，2.0 Gy/(次*日)，5次/周，60Co治療機照射，總量分別為36 Gy、30 Gy、24 Gy。每組2只家兔。1.2.2體部伽瑪?shù)墩丈浞椒ㄏ冉o家兔肌注安定 5 mg, 10 min后從耳緣靜脈推注 3%戊巴比妥鈉30 mg/kg,20 min后給予肌注戊巴比妥鈉 50 mg/kg以鞏固麻醉效果。把麻醉后的

9、家兔剪毛、暴露背部皮膚，用特制加厚負壓袋固定，在兔背部標記鉛條，定出靶區(qū)上下界，上界為劍突水平，下界為劍突下 5 cm，螺旋 CT薄層(2 mm)掃描，掃描結(jié)束把兔子固定在定位箱內(nèi)，取下鉛條，用劃痕液標出上下界，以確保重復(fù)定位一致。由CT像輸入TPS計劃系統(tǒng)進行像重建，規(guī)劃靶區(qū)，90%等劑量線包繞靶區(qū)邊緣，準直器直徑 18 mm，1個等中心點。然后把定位箱與伽瑪?shù)吨委煷策B接，輸入數(shù)據(jù)，開始治療。1.2.360Co照射方法家兔麻醉、固定及射野邊界確定同上，射野寬取 3 cm。在CT片上測出家兔脊髓中心到皮膚的距離，給予常規(guī)分割照射。1.2.4觀察6組動物在相同條件下飼養(yǎng)，1籠 2只，自由進食水。

10、照射期間和結(jié)束后每周至少觀察家兔活動情況 3次，形態(tài)學采用雙盲法，至有可疑截癱癥狀出現(xiàn)時加強觀察并記錄，至家兔下肢全癱或出現(xiàn)其他嚴重并發(fā)癥時處死并解剖，取出腰髓放入福爾馬林溶液固定，制作病理切片，顯微鏡下觀察脊髓的形態(tài)變化。2結(jié)果為了便于對比，根據(jù)Schutheiss等3觀點把脊髓變性分為輕度反應(yīng)：病變僅累及白質(zhì)實質(zhì)，僅發(fā)現(xiàn)部分神經(jīng)纖維脫髓鞘；中度變性：病變廣泛累及白質(zhì)，神經(jīng)纖維廣泛脫髓鞘，部分白質(zhì)出現(xiàn)軟化，無血管改變； 重度變性：病變廣泛累及白質(zhì)，出現(xiàn)血管改變，甚至出現(xiàn)膠質(zhì)細胞增生。從表 1和表 2可以看出，伽瑪?shù)墩丈涞腍D、MD和LD三組其脊髓變化分別是重度變性、中度變性和輕度變性。表 1

11、放療后4個月時各組脊髓病理情況病理變化36 Gy30 Gy24 GyHDCF1MDCF2LDCF3脫髓鞘+-+-+-空泡樣變+-+-血管改變+-膠質(zhì)細胞增生-表 2放療后8個月時各組脊髓病理情況病理變化36 Gy30 Gy24 GyHDCF1MDCF2LDCF3脫髓鞘+-+-+-空泡樣變+-+-血管改變+-膠質(zhì)細胞增生+-病理學觀察發(fā)現(xiàn)，3個伽瑪?shù)督M及3個常規(guī)組中，同一只家兔的照射靶區(qū)內(nèi)中間段和兩側(cè)段脊髓的病理變化無明顯差別；靶區(qū)外 1 cm以內(nèi)和1 cm以外脊髓的病理變化亦無明顯差別(表1，2) 3討論放射治療與手術(shù)和化療是惡性腫瘤的三大主要治療手段，約有 70%的惡性腫瘤病人需要放射治療1

12、。目前所使用的放射治療手段，在進行放射治療時不可避免地照射到一些正常組織或器官。各種腫瘤都需要照射一定的劑量才能控制或治愈，同時各類正常組織和器官又有一定的耐受量，這是放射治療中的主要矛盾。關(guān)于常規(guī)分割放療對正常組織的放射損傷已有較多的研究。立體定向放療(包括-刀和X-刀)是近年來放射治療技術(shù)的一項重大進展，該技術(shù)使高劑量分布在三維方向上與靶區(qū)的實際形狀一致，因此減少了病人的放療并發(fā)癥，提高了腫瘤的局部控制率2。但由于放射線進入人體后呈指數(shù)衰減的性能不能改變，在照射過程中對人體正常組織仍會造成一定程度的損傷，其中脊髓是最常受累及的正常重要器官之一。正常脊髓在放射效應(yīng)中屬晚反應(yīng)組織，放射性脊髓損

13、傷的靶細胞有：少突膠質(zhì)細胞、雪旺氏細胞和血管內(nèi)皮細胞，其損傷程度因動物類型、受照射節(jié)段、照射分次量及照射總量等因素而異。人類脊髓放射損傷的主要病理學變化為典型的脫髓鞘、軟化、空泡樣變及血管變性3。本實驗結(jié)果與之基本一致，因此，家兔適合作為人類脊髓放射損傷效應(yīng)研究的動物模型。放射性脊髓病的臨床類型有：短暫型放射性脊髓??；急性放射性脊髓??；慢性進行性放射性脊髓??；慢性放射性后運動神經(jīng)原綜合征。Wong等4認為慢性進行性放射性脊髓病的潛伏期為 557個月(平均 18.5個月)，而唐啟信等5認為實驗動物急性放射性脊髓病的潛伏期為150 d。本實驗伽瑪?shù)禜D組 4個月(120 d)時即出現(xiàn)截癱，故屬于急

14、性放射性脊髓病，發(fā)病潛伏期與唐啟信等5報道一致，說明HD組已嚴重放射超量。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的放射損傷發(fā)病率一般為1%2.9%6。大多數(shù)研究提示常規(guī)分割時脊髓耐受量為 45 Gy/2225次，均未出現(xiàn)放射性脊髓病。許多動物實驗表明，減少每次分割劑量增加脊髓耐受性，縮短分割時間使脊髓耐受性降低4，5。本實驗3個伽瑪?shù)读Ⅲw定向照射組總劑量也均低于45 Gy，但均出現(xiàn)放射性脊髓病，這是因為每次分割劑量較大，分別是常規(guī)分割劑量的23倍，故使脊髓的放射耐受性降低所致。關(guān)于脊髓立體定向照射的生物當量劑量(BED)，目前國際范圍內(nèi)未見同類報道。本實驗結(jié)果說明每次分割劑量是放射性脊髓病中的一個重要的發(fā)病因素。脊髓的

15、放射生物當量劑量，一般按正常標準劑量NSD計算。NSD計算公式1是Ellis根據(jù)正常結(jié)締組織耐受量，結(jié)合皮膚紅斑、鱗狀細胞癌的等效應(yīng)曲線，提出了時間-劑量-分次的數(shù)學模型，即著名的Ellis公式(D=NSD*T0.1*N0.24)。根據(jù)這一公式我們可以比較方便地對不同治療方案的放射生物效應(yīng)進行直接比較。然而，許多動物實驗和臨床資料證實7，8，Ellis公式有一定的局限性，正如上述NSD概念是建立在上皮和皮下組織放射耐受性的基礎(chǔ)上，是對早期反應(yīng)組織放射生物效應(yīng)的評價，不適于晚反應(yīng)組織脊髓的放射生物效應(yīng)的評價，特別是對每次分割劑量較高者更不適合。Wara等9建議用當量劑量ED計算比較適合不同分次劑

16、量對脊髓的放射生物效應(yīng)，ED ret=DN-0.377T-0.058。根據(jù)此公式得出放射性脊髓病發(fā)病率為 1%的ED是1015 ret，發(fā)病率是 50%的ED是1476 ret。而本實驗3個伽瑪?shù)督M的ED分別是：HD組1832 ret，MD組 1526 ret，LD組1221 ret；3個CF組的ED分別是高劑量組1007 ret，中劑量組906 ret，低劑量組 801 ret;而分割方式為 50 Gy/25次的ED為1209 ret。這與我們的實驗結(jié)果基本一致。Wong等4認為人類放射性脊髓病的平均生存期為8.3個月，大多數(shù)患者在 18個月內(nèi)死亡。而本實驗高劑量組家兔發(fā)生截癱后 4個月即死

17、亡，可能與動物類型、生存環(huán)境、護理程度及治療方式等不同有關(guān)。由于本實驗僅對立體定向照射正常脊髓的放射損傷作了少量動物實驗研究，要想深入了解立體定向放療對脊髓的放射損傷，需進行大宗動物實驗加以充實。(編輯：左文述校對：劉翠玲)作者單位：于金明（濟南市250117山東省腫瘤醫(yī)院）孫新東（濟南市250117山東省腫瘤醫(yī)院）楊新華（濟南市250117山東省腫瘤醫(yī)院）陸海軍（濟南市250117山東省腫瘤醫(yī)院）盧潔（濟南市250117山東省腫瘤醫(yī)院）參考文獻：1谷銑之，殷蔚伯，劉泰福，主編.腫瘤放射治療學M.北京：北京醫(yī)科大學，中國協(xié)和醫(yī)科大學聯(lián)合出版社，1993.597-598.2于金明，李寶生，李建彬

18、,等.立體定向放射手術(shù)治療腦轉(zhuǎn)移瘤的新進展J.中國腫瘤,1999，8(8)：372-374.3Bancroft J.D and Stevens A.首都醫(yī)院病理科翻譯.病理組織學染色法及其在診斷上的應(yīng)用M.北京：人民衛(wèi)生出版社，1978.13-25.4WongC.S,Vandy K.J,Milosevic M,et,al.Radiation myelopathy following single courses of radiotherapy and retreatmentJ.Int J Radiat Oncol Biol Phys,1994,30(3):575-58.5唐啟信，寧國媛.不同分次劑量照射豚鼠腰段脊髓的晚期放射效應(yīng)J.湖南醫(yī)學,1989，6(6)：327-328.6Schultheiss T,